JP4372507B2 - 回転作動型ワンウェイクラッチ - Google Patents

Description

本発明は、自動二輪車、スノーモービル等に使用され、所定の回転数以上になるとワンウェイクラッチの機能を発揮する回転作動型ワンウェイクラッチに関する。

一般に、ワンウェイクラッチは、相対回転する外輪及び内輪を有し、外輪と内輪との間でトルクを伝達するスプラグやローラなどが外輪または内輪の軌道面に設けたカム面に噛み合うことで、一方向のみに回転トルクを伝達している。また、逆方向では空転する構成となっている。

このようなワンウェイクラッチの中で、内輪または外輪に設けたポケット（凹所）にローラを配置し、回転方向によって、ローラがポケットの楔部分に係合する楔作用により回転をロックする構成となっているものが知られている。

例えば、特許文献１は、外輪（アウターレース）に設けた凹所にローラを配置して、外輪が時計方向に回転した場合、ローラが楔作用により凹所でロックされ、内輪に対して外輪の回転をロックする構成を開示している。

また、特許文献２は、外輪（アウターレース）と入力カップリングとの間にローラ及び補助ローラを配置して、所定回転数以上になると、遠心力で補助ローラがローラを押圧する。この押圧力により所定方向に回転すると、楔作用でローラがロックすることが可能となり、ワンウェイクラッチの機能を発揮する構成を開示している。

この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては次のものがある。
特公昭５３−８０１９号公報（第１−２頁、第１図等） 特開昭５２−１０００４５号公報（第２−３頁、第３図等）

特許文献１に開示されているものは、ローラを用いた一般的なワンウェイクラッチであり、回転数に応じてロックする構成となっていない。

また、特許文献２は、回転数に応じてロックする構成を開示している。しかしながら、補助ローラの作動範囲を決定する長孔が外輪とは別体に設けられているため、装置の所望の寸法精度を得るのが困難であり、また部品点数も多くなる。また、補助ローラが長孔に引っかかる虞があり、ローラを押圧するプレートや抱持片といった部品が必要であり、スプリングの設置スペースが要求されるので装置の径を小さくするには限りがある。

さらに、ローラを付勢するスプリングにコイルスプリングが設けられているが、コイルスプリングでは限られたスペースでばね定数を小さく設定することが困難であり、アコーデオンスプリング等に比べて、価格的にも割高となる虞がある。

そこで、本発明は部品点数を削減するとともに、安価で、ばね定数を小さく設定でき、寸法精度が得やすく、錘体が引っかかる虞が無く、省スペースでも設計可能な構造の回転作動型ワンウェイクラッチを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の回転作動型ワンウェイクラッチは、
内周円筒面を有する外輪と、カム面が形成された内輪と、前記外内輪間のトルク伝達を行う転動体、前記転動体を付勢する付勢スプリング、及び遠心力を受けて前記付勢スプリングの付勢力に抗しつつ前記転動体を係合方向へ押圧する錘体を備えた回転作動型ワンウェイクラッチにおいて、前記外内輪の間には前記転動体、錘体、及び付勢スプリングを収容する保持器が設けられており、前記保持器には前記錘体の作動を案内する錘作動面が形成されていることを特徴としている。

また、本発明の回転作動型ワンウェイクラッチは、
内周円筒面を有する外輪と、カム面が形成された内輪と、前記外内輪間のトルク伝達を行う転動体、前記転動体を付勢する付勢スプリング、及び遠心力を受けて前記付勢スプリングの付勢力に抗しつつ前記転動体を係合方向へ押圧する錘体を備えた回転作動型ワンウェイクラッチにおいて、前記内輪の外周面には、前記錘体の一部を収容する凹部が設けられていることを特徴としている。

更に、本発明の回転作動型ワンウェイクラッチは、
内周円筒面を有する外輪と、カム面が形成された内輪と、前記外内輪間のトルク伝達を行う転動体、前記転動体を付勢する付勢スプリング、及び遠心力を受けて前記付勢スプリングの付勢力に抗しつつ前記転動体を係合方向へ押圧する錘体を備えた回転作動型ワンウェイクラッチにおいて、前記外内輪の間には前記転動体、錘体、及び付勢スプリングを収容する保持器、または前記転動体、錘体、及び付勢スプリングの軸方向の移動を制限する側板が設けられており、前記保持器または側板には軸方向に貫通する孔が設けられていることを特徴としている。

また、本発明の回転作動型ワンウェイクラッチは、
内周円筒面を有する外輪と、カム面が形成された内輪と、前記外内輪間のトルク伝達を行う転動体、前記転動体を付勢する付勢スプリング、及び遠心力を受けて前記付勢スプリングの付勢力に抗しつつ前記転動体を係合方向へ押圧する錘体を備えた回転作動型ワンウェイクラッチにおいて、前記錘体は、前記内輪に一直線上に接していることを特徴としている。

以上説明した、本発明によれば、以下のような効果が得られる。
付勢スプリングが転動体をカム面との非係合方向へ付勢しており、遠心力を受けて付勢スプリングの付勢力に抗しつつ転動体をカム面との係合方向へ押圧する錘体が設けられているので、部品点数を削減するとともに、安価で、ばね定数を小さく設定でき、寸法精度が得やすく、錘体が引っかかる虞が無く、省スペースでも設計可能な構造の回転作動型ワンウェイクラッチを提供できる。

また、各請求項毎に得られる特有の効果は以下の通りである。
請求項１，３，４，５，７，８，１１の構成によれば、錘体の作動をスムーズにすることができる。
請求項１，５，９の構成によれば、加工コストを低減できる。例えば、ポケットを内輪に設けた場合、ポケット分は研磨、切削、ワイヤーカット等により除去する必要があるが、このポケット分の体積が大きいので加工に時間がかかり、また熱処理による変形が生じ易い。

請求項２，６の構成によれば、精度が要求されるカム面の範囲を小さくできる。また、より大きな錘体を収容することができる。
請求項３，７及び１１の構成によれば、ワンウェイクラッチの潤滑性が向上する。
請求項９の構成によれば、加工が容易となり、生産性が良好となる。
請求項１０の構成によれば、非作動時の転動体の過剰な動きを抑えることができる。
請求項１２の構成によれば、加工が容易で、かつ生産性良好となる。
請求項１３の構成によれば、保持器の強度のバランスが取れる。

本明細書において、「回転作動型」とは、上記所定の回転数を越えた範囲での回転時において、ワンウェイクラッチとしての機能が確実に作動するという意味であるが、低速回転域から所定の回転数以下の回転でも、ワンウェイクラッチとして機能する場合がある。また、「所定の回転数」は、錘体の質量や錘体の内輪中心からの距離、錘作動面の傾斜角度等により、任意に決定されるものである。

以下、本発明の各実施例を添付図面を参照して詳細に説明する。図面中、同一部分は同一符号にて示してある。

（第１実施例）
本発明の第１実施例を説明する。図１は、第１実施例を示す回転作動型ワンウェイクラッチ３０の正面図であり、図２は、第１実施例の外径側から見たポケット部の概略図である。

ワンウェイクラッチ部を構成するローラ３７、錘体３８、アコーデオンスプリング３５などを保持器３２に設けた窓部４３（図２及び図４参照）に収容保持する。

外輪３と内輪２との間に配置されるほぼ環状の保持器３２は、保持器本体であり、保持器３２の軸方向端面にはほぼ環状の支持プレート３４が設けられている。支持プレート３４は、保持器結合部３３により、保持器３２に固定される。

保持器３２に周方向等分に設けられた窓部４３には、外輪３側からローラ３７を付勢するアコーデオンスプリング３５、外輪３と内輪２との間でトルクを伝達するローラ３７、ローラ３７に作用してローラ３７を噛合方向へ押圧する錘体３８が配置されている。錘体３８が作用してないとき、錘体３８の一部は内輪２の外周面に設けられた凹部３１に収まっている。この凹部３１の底面を描く円弧の半径は、錘体３８の半径より大きく形成されており、錘体３８は、凹部３１に一直線上に接している。このように構成することで、錘体３８が凹部３１に引っかかることなくスムーズに作動することが可能となり、装置の作動性が向上する。

保持器３２には径方向断面がほぼコの字状の凹部３６が設けられ、アコーデオンスプリング３５のローラ３７に付勢力を与える端部と反対の端部がこの凹部３６（図４参照）に嵌合し、保持されている。

図２から分かるように、保持器３２の窓部４３は、保持器３２を軸方向に刳り貫き、壁部を残して形成される。窓部４３の軸方向の開放端は、前述の支持プレート３４により閉じられている。従って、窓部４３に収容されるアコーデオンスプリング３５、ローラ３７、錘体３８は、保持器３２の壁と支持プレート３４とにより軸方向に保持され、また外輪３と内輪２とにより半径方向に保持され、窓部４３から逸脱することはない。

図３は、回転作動型ワンウェイクラッチ３０の軸方向断面図である。保持器３２に対して支持プレート３４が保持器結合部３３により固定されていることが分かる。また、ローラ３７が、保持器３２の壁部と支持プレート３４との間で微小なクリアランスを有し、軸方向に支持されていることも分かる。

次に、第１実施例の回転作動型ワンウェイクラッチ３０の動作について、図４及び図５を用いて説明する。図４は、第１実施例において非回転〜低速回転時のローラと錘体の状態を示した図であり、図５は、第１実施例の作動時（噛合い時）のローラと錘体の状態を示した図である。

ここで、図４を参照して、第１実施例の構成をより詳細に説明する。保持器３２は、内輪２の外周面に周方向等分に設けた複数の凹溝４５に嵌合する複数の凸部４４を備えている。凸部４４が凹溝４５に嵌合しているため、保持器３２と内輪２とは相対回転をしない構成になっている。

保持器３２の窓部４３の一方の側面には錘作動面４０が形成されており、錘体３８が遠心力を受けるとこの面に沿って外径側へ移動し、ローラ３７に接触押圧し、ローラ３７を噛合い位置まで移動させる。更に、その外径側にはローラ３７の錘体３８方向への作動範囲を制限するローラ係止部４２（転動体係止部）が設けられている。錘作動面４０、ローラ係止部４２は、実施例では連続的に設けられているが、必ずしも連続的に形成する必要はない。

保持器３２の錘作動面４０、ローラ係止部４２が設けられた部分に対向した、内輪２の外周面には、錘体３８の一部を収容する凹部３１が設けられ、この凹部３１に隣接して、ローラ３７のトルク伝達面であるカム面４７が形成されている。凹部３１、カム面４７は、実施例では連続的に設けられているが、必ずしも連続的に形成する必要はない。

凹部３１は、錘体３８の一部を収容することができるようになっているが、一部分だけを収容するのは錘体３８の作動範囲を極力小さくするためである。

図４に示すように、非回転〜低速回転時（域）では、錘体３８は凹部３１の内径側に位置して、ローラ３７はアコーデオンスプリング３５によってローラ係止部４２に押し当てられた状態となっている。その後、内輪２が回転し、その回転が所定回転数以上の高速で回転するようになると遠心力を受けた錘体３８が外径側へ移動して、ローラ３７をカム面４７の噛合い位置へ移動させる。この状態で内輪２が外輪３に対して図中反時計方向に先行して回転するとトルク伝達が行われる仕組みになっている。この作動時の状態を図５に示している。

（第２実施例）
次に、図６−２０を参照して、本発明の第２実施例を説明する。第２実施例は、錘体３８、ローラ３７、アコーデオンスプリング３５の位置関係及び動作については上述の第１実施例とほぼ同様である。第２実施例では、保持器の形態が第１及び第１実施例と大きく異なる。

本実施例で用いられる保持器について、図１０及び図１１により説明する。図１０は、第２実施例の保持器５０の第１プレート６０の展開図であり、図１１は、第２実施例の保持器５０の第２プレート７０の展開図である。

本実施例では、保持器５０は板状の鋼板を打抜いて第１及び第２プレートとして形成する。図１０は、第１プレート６０の展開図であり、第１プレート６０は、ほぼ環状の本体６６から、外径方向に延在する複数の凸部から構成される。凸部は、アコーデオンスプリング３５の取り付け用の孔６２が形成された第１柱部５１である。本体６６の外周には、保持器のポケットまたは窓部に連通すると共に、外部に連通する複数の孔６７が設けられている。ワンウェイクラッチ内で発生する金属粉や異物、または潤滑油中のゴミなどは、この孔６７を介して外部へ排出することができる。孔６７は、保持器ではなく、不図示の側板に設けることもできる。また、設ける数は任意であり、必ずしも複数箇所設ける必要はない。

本体６６には、更に後述の第２プレート７０との結合のための加締め用穴６４が設けられている。また、本体６６の内径方向には、保持器５０を内輪２に固定するため２つの係合舌部６５が設けられている。上述の凸部、加締め用穴６４、係合舌部６５は、それぞれ周方向等分に配置することが好ましい。係合舌部６５は、内輪２の凹溝５４に嵌合して、保持器全体内輪２に固定する。

図１１は、第２プレート７０の展開図であり、第２プレート７０は、ほぼ環状の本体７５から、外径方向に延在する複数の凸部から構成される。凸部は、第２柱部７２及び加締め用の突起７１とからなり、第２柱部７２と突起７１との間には、後述の錘作動面５２が形成されている。

本体７５の内径方向には、保持器５０を内輪２に固定するため２つの係合舌部７４が設けられている。上述の凸部、係合舌部６５は、それぞれ周方向等分に配置することが好ましい。以上説明した第１プレート６０と第２プレート７０とに曲げ加工を施して所定の形状を得た上で、両プレートを結合することで本実施例の保持器５０（図６及び図７参照）を得る。

次に、図６−１３を参照して、第２実施例の回転作動型ワンウェイクラッチ８０の詳細を説明する。図６は、第２実施例を示す回転作動型ワンウェイクラッチ８０の正面図であり、図７は、第２実施例を示す回転作動型ワンウェイクラッチ８０の軸方向断面図である。また、図８は、第２実施例において非回転〜低速回転時のローラと錘体の状態を示した図であり、図９は、第２実施例の作動時（噛合い時）のローラと錘体の状態を示した図である。

図６において、内輪２の外周面に設けられたカム面４７は前述の第１実施例とほぼ同じである。第２実施例と前記第１実施例との違いは、錘体３８の作用面などが、保持器５０を構成する第１または第２のプレートに設けられた凸部に形成されている点である。

第２プレート７０の加締め用突起７１が、第１プレート６０の加締め用穴６４に嵌合して加締められることで、結合部分５３により保持器５０が形成される。第２プレート７０の凸部は、折り曲げられて、外輪３の内周に位置し、径方向に対して所定の傾斜を持った錘作動面５２が形成される。

図７は、図６の軸方向断面図であり、保持器５０が第１プレート６０と第２プレート７０からなることが分かる。

次に、図８及び図９を参照して、第２実施例の回転作動型ワンウェイクラッチ８０の作動を説明する。基本的な作動は、第１実施例と同じである。図８に示すように、非回転〜低速回転時（域）では、錘体３８は凹部３１の内径側に位置して、ローラ３７はアコーデオンスプリング３５によって、非係合方向に押圧されている。

その後、内輪２が回転し、その回転が所定回転数以上の高速で回転するようになると遠心力を受けた錘体３８が錘作動面５２に沿って外径側へ移動して、ローラ３７をカム面４７の噛合い位置へ移動させ、内輪２が外輪３に対して図中反時計方向に先行して回転するとトルク伝達が行われる仕組みになっている。この作動時の状態を図９に示している。

ここで、保持器５０とアコーデオンスプリング３５との関係は、以下の通りである。図１２は、第２実施例の外径側から見たポケット部の概略図である。図１３は、第２実施例におけるアコーデオンスプリング取付け部分の正面図である。

図１２に示すように、アコーデオンスプリング３５は先端部分がローラ３７を押圧する接合部５８となっており、根元部分が取付け部５７となっている。この取付け部５７で第１柱部５１を挟持することによってアコーデオンスプリング３５が保持器５０に固定される。またこの取付け部を切欠いて形成された舌片５６を孔６２に係合させることでアコーデオンスプリング３５がより強固に固定され、脱落が防止できる。

アコーデオンスプリング３５の取付け部５７の取り付け状態は図１３に示されており、保持器の第１プレート６０の孔６２に取り付け部５７の先端の舌片５６が嵌合していることが分かる。第２実施例によれば、加工コストを低減できる。

尚、錘体は、鋼材、銅、鋼合金、アルミニウム、合成樹脂等の材料から成形することが考えられるが、鋼等の比重の大きいものを用いると単位体積あたりに受ける遠心力が大きくなるので、装置のサイズが小さく且つ低速回転時においても噛合い可能な状態が得られ、また錘体３８の径を小さくすることが可能となる。

以上説明した各実施例ではポケットに配置される転動体としての円筒形のローラを示したが、これは球体であっても良い。また、錘体についても、円筒形のローラではなく球体であってもよい。更に、転動体と錘体との組み合わせについても、両者ともローラ、両者とも球体、いずれか一方がローラで、他方が球体であってもよい。

また、各実施例では、ポケットは円周方向に複数箇所設けられているが、この数は必要なトルク容量などに応じて任意に変更でき、８箇所以外でもよく、例えば、４箇所や６箇所でも良い。しかしながら、個数にかかわらずポケットは円周方向等配分に設けることが好ましい。

また、第２及び第２実施例では、ローラと錘体の直径がほぼ同じ大きさであるが、必ずしも同じ大きさにする必要はないが、使用条件（例えば、作動時の回転数の範囲）によって、任意に設定することができる。

本発明の第１実施例を示す回転作動型ワンウェイクラッチの正面図である。 本発明の第１実施例の外径側から見たポケット部の概略図である。 本発明の第１実施例を示す回転作動型ワンウェイクラッチの軸方向断面図である。 本発明の第１実施例において非回転〜低速回転時のローラと錘体の状態を示した図である。 本発明の第１実施例の作動時（噛合い時）のローラと錘体の状態を示した図である。 本発明の第２実施例を示す回転作動型ワンウェイクラッチの正面図である。 本発明の第２実施例を示す回転作動型ワンウェイクラッチの軸方向断面図である。 本発明の第２実施例において非回転〜低速回転時のローラと錘体の状態を示した図である。 本発明の第２実施例の作動時（噛合い時）のローラと錘体の状態を示した図である。 本発明の第２実施例の保持器（第１プレート）の展開図である。 本発明の第２実施例の保持器（第２プレート）の展開図である。 本発明の第２実施例の外径側から見たポケット部の概略図である。 本発明の第２実施例におけるアコーデオンスプリング取付け部分の正面図である。

符号の説明

３０，８０ 回転作動型ワンウェイクラッチ
２ 内輪
３ 外輪
３５ アコーデオンスプリング
３７ 転動体（ローラ）
３８ 錘体
４７ カム面
４０，８０ 錘作動面
５０ 保持器

Claims (7)

1. 内周円筒面を有する外輪と、カム面が形成された内輪と、前記外内輪間のトルク伝達を行う転動体、前記転動体を付勢する付勢スプリング、及び遠心力を受けて前記付勢スプリングの付勢力に抗しつつ前記転動体を係合方向へ押圧する錘体を備えた回転作動型ワンウェイクラッチにおいて、
   前記外内輪の間には前記転動体、錘体、及び付勢スプリングを収容する保持器が設けられており、前記保持器には前記錘体の作動を案内する錘作動面が形成され、前記錘作動面と前記内輪の外周との間で前記錘体が案内されると共に、前記転動体と前記錘体は、前記外輪の内周及び前記錘作動面と、前記内輪の外周面に形成される凹部及び前記凹部に隣接し前記転動体のトルク伝達面であるカム面との間に収容されることを特徴とする回転作動型ワンウェイクラッチ。
2. 前記転動体、錘体、及び付勢スプリングの軸方向の移動を制限する側板が設けられ、前記保持器または前記側板には軸方向に貫通する孔が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の回転作動型ワンウェイクラッチ。
3. 前記錘体の一部は前記凹部に収まっており、前記凹部の底面の円弧の半径は、前記錘体の半径より大きく形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の回転作動型ワンウェイクラッチ。
4. 前記保持器は金属板に曲げ加工を施したものであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回転作動型ワンウェイクラッチ。
5. 前記保持器には前記転動体の作動範囲を制限する転動体係止部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の回転作動型ワンウェイクラッチ。
6. 前記保持器は略環状部分を有する第１プレートと第２プレートからなり、前記各プレートの何れか一方、または双方に前記付勢スプリングを取付ける第一柱部、前記錘作動面を形成する第二柱部、前記内輪に固定する係合舌を備えたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の回転作動型ワンウェイクラッチ。
7. 前記第１プレートと第２プレートの何れか一方に前記第１柱部を、他方に第２柱部を、前記第１プレートと第２プレートの双方に前記係合舌を設けたことを特徴とする請求項６に記載の回転作動型ワンウェイクラッチ。

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